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架空地线 正在走向衰亡?
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架空地线 正在走向衰亡?

March 4, 2016 • Columns, Woodworth on Arresters, 最近文章汇总

第一个想到用架空地线(OHGW)来防雷的那位创造家或许不会欣赏我的这篇文章。然而,在如 今这个注重可持续和金属供应量有限的时代,难道不值得考虑输电线路的其它防雷方式吗?   我第一次跟架空地线打交道的时候还是个年轻小伙。当地的电网公司新建了一条115kV线路, 这条新线路穿过我祖父的牧草场并接入一条已经运行多年的π型杆塔线路。新线路跟旧线路 相似,但在杆塔的一侧有延伸,升高至我们现在所说的H型支架。尽管几十年来没有再多想这 个问题,但我仍能回忆起当时很想知道为什么要把支架的一部分延长并在导线上再加挂一根 细线。半个世纪之后的今天,我正在仔细地研究这个课题并提出了跟当年几近相同的问题。 如果采用“绿色”技术的话结果不是更好吗?   在两年前的一次输电线路设计人员的会议上,我了解到,在谋些杆塔和导线布置的情况下,感 应电流发热而产生热损耗中的很大一部分归因于架空地线。我发现在雷电保护中,可以用于 架空地线替代品的很罕见,亦或,线路设计人员是否曾经考虑过替代品,这一发现也令我感到 震惊。我问道“为何不用避雷器进行雷电保护?”,通常得到的回应是茫然的表情和一些有关 避雷器故障的评论。离开会议后我一直在琢磨,此时此刻是否是需要认真研究架空地线优越 替代品的契机。   不久之后,我向美国政府的有关部门提交议案,资助一项研究课题,即采用输电线路避雷器代 替架空地线的经济效益,目标是减少损耗。该项提案获得批准,近几个月来,这一研究课题一 直是我日常工作的首要任务。首先要做的其中一项工作是搜集和评估有关架空地线的利与弊, 包括以下几个方面:   架空地线缺点1屏蔽失 屏蔽失效意味着尽管导线上方架设了架空地线,雷电仍然击中了输电线。虽然这类事件有完 整的记录并且采取了很多缓解措施,但实际上不可能被消除依旧是事实。即使架空地线处在 保护导线免遭直击雷的最佳位置,完美至极,但只要周围地势不平,架空地线的效果就会被 减弱。地势(假设对导线的倾斜度为90°)每倾斜一度,架空地线的效果就被等量降低。我对穿 过阿巴拉契亚山脉的一条线路进行了雷击研究,基本证实了这一点。这条线路采用基本的线 路设计,已经无重大事故运行了几十年,但现在却不断发生屏蔽失效,即便在未达到满负载时 也不例外。事后证明唯有悬挂在山坡上的线路段会受影响,采用线路避雷器完全解决了这个 问题。  

在如今这个金属 供应量有限的 时代, 输电线路的 其它防雷方式值 得输电力行业 的认真考虑。

  架空地线缺点2 这种独特的现象会出现在屏蔽良好的线路上,此处线路的杆塔电阻过高导致下方的导线上产 生高幅值电压,从而为雷电提供了从屏蔽线入地的通道。如果下方导线(以及该相绝缘子的底 部)上的电压水平升高到高于绝缘子的闪络电压,雷电会沿着绝缘子从杆塔“反击”相导线。反 击对系统造成的冲击跟屏蔽失效是类似的。雷击过后,工频电压会沿着空气中闪络后的低电 阻通道流动,形成工频电弧,引起短时停电。同样,采用避雷器可以有效地解决这一问题。   架空地线缺点3能量损耗 的确,与架空地线有牵连的能量损耗远低于与相导线上的损耗,但这是否意味着我们应该将 之忽略?高压线路上可以采用分段屏蔽且效果相当好,但在345kV以下的线路鲜有应用。举例 来说,一条高负荷双屏蔽双回路230kV系统损耗的净现值可以高达百英里400万美元,而且随 着发电成本的提高该数值只能是更高。在每基杆塔上安装避雷器来代替架空地线基本上将这 一问题化解到了不构成问题。   架空地线优点1 迄今为止,我只确定了一个架空地线的显著优点,但仅凭这一条便可能足以使架空地线不会 被人们渐渐遗忘,这就是架空地线具备众望所归的装载光纤的功能。随着越来越多地采用智 能电网,从而带动电力系统通信水平的提高,架空地线的这种光纤价值只能是越来越高。   因此,现在的问题则变为:避雷器如何能解决上述架空地线的缺点问题,与此同时仍然不丧 失这一众望所归的优点。事实上,这恰巧是我今年9月份在加拿大温哥华举行的2013年INMR 全球会议上的论文主题。欲知后文如何唯有亲临会场,并且‘挖掘’对雷击故障具有免疫功能 的、革命性的避雷器设计。 我们全球大会上见。   Jonathan Woodworth Jonathan.Woodworth@ArresterWorks.com_

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